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自动轮对压装机液压系统研究与开发

作　者: 吴地勇
导　师: 高荣慧
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 轮对压装机液压传动与控制系统传递函数动态仿真
分类号: U270.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

轮对压装机主要用于火车轮对的压装,也可用于各型客货车轮对的压装。目前国内专门生产轮对压装机的厂家相对较少,且压装精度不够高,主要是企业与科研单位联合研制特定工况下的压装机。轮对压装机主要由主压装机构、副压装机构、检测系统、压力—位移曲线自动记录系统、电气系统、液压传动与控制系统等部分组成。在这些组成系统中,液压传动与控制系统相当于压装机的神经中枢系统,液压传动的准确性与平稳性决定了机器性能的好坏。本课题综合目前国内外轮对压装机控制系统的发展水平和液压设备故障诊断研究的发展现状,在对其进行深入分析研究的基础上,针对传统压装机普遍存在的故障现象及液压控制系统设计缺陷,开展了“自动轮对压装机液压系统研究与开发”工作。通过对现有的压装机液压系统的设计缺陷、故障现象以及具体的工艺流程分析,采用简化设计、节能设计等现代设计方法,设计液压调速回路和压力控制回路,并以电气自动控制技术与液压技术相结合的方式,实现了压装机的工业自动化。使得整个工艺流程更加协调、灵活、可靠,轮对压装精度更高,为火车提速提供了可靠保障,同时也提高了企业的经济效益。本课题介绍了SIMULINK软件包的特点,并针对轮对压装机压装过程利用传递函数法建立了液压系统的数学模型,给出了仿真模型,详细介绍了如何利用SIMULINK对液压系统的动态特性进行仿真。同时讨论了影响动态特性的主要因素。对液压系统进行动态仿真的结果表明,MATLAB能够提供系统稳定性、响应快速性以及稳态精度等状态信息,为我们的设计带来了方便。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
致谢  8-13
第一章绪论  13-20
  1.1 概述  13-14
  1.2 现状分析  14-15
    1.2.1 国内轮对压装机现状  14
    1.2.2 国外轮对压装机现状  14-15
  1.3 轮对自动压装机控制系统静态设计概述  15-16
  1.4 液压系统动态特性概述  16-18
    1.4.1 动态特性分析在液压系统设计中的作用  16-17
      1.4.1.1 液压系统正常工作应满足的要求  16
      1.4.1.2 液压系统的动态过程  16-17
      1.4.1.3 液压系统动态特性分析在液压系统设计的作用  17
    1.4.2 液压系统动态特性研究  17-18
  1.5 本课题的来源及主要研究内容  18-20
第二章轮对自动压装机液压系统方案设计  20-25
  2.1 轮对自动压装机结构简单介绍  20
  2.2 轮对自动压装机的工作流程  20-22
  2.3 轮对压装机液压系统的工艺要求  22-23
    2.3.1 轮对压装机的适用范围  22
    2.3.2 轮对自动压装机液压系统所要完成的功能  22-23
  2.4 轮对压装机主液压系统的方案设计  23-24
    2.4.1 确定主液压系统执行元件的形式  23
    2.4.2 确定回路类型  23
    2.4.3 选择合适的回路  23-24
    2.4.4 编制整机的系统原理图  24
  本章小结  24-25
第三章轮对压装机液压系统的静态设计计算  25-45
  3.1 轮对压装机控制系统中液压元件的设计依据  25
  3.2 主液压缸设计  25-33
    3.2.1 主液压缸工况分析  26-28
      3.2.1.1 主液压缸的工作负载F_w 计算  26
      3.2.1.2 惯性负载F_m 计算  26
      3.2.1.3 导向摩擦阻力 F_f 计算  26-27
      3.2.1.4 背压负载 F_b  27
      3.2.1.5 密封负载 F_s  27
      3.2.1.6 速度负载图的绘制  27-28
    3.2.2 主液压缸的主要参数确定  28-31
    3.2.3 主液压缸的工作腔的压力、流量和功率  31-32
    3.2.4 主液压缸工况图  32-33
  3.3 轮对压装机主液压系统液压元件的结构设计和选择  33-37
    3.3.1 执行元件的计算  33-35
    3.3.2 主液压系统液压泵和电动机的选择  35-36
    3.3.3 主液压系统液压控制阀的选择  36-37
  3.4 辅助液压系统小车纵向移动缸分析  37-39
  3.5 辅助液压系统小车横向移动缸分析  39-40
  3.6 辅助液压系统左、右摆锤液压缸分析  40-41
  3.7 辅助液压系统泵、电动机和各液压阀及辅件选择  41-42
  3.8 液压辅件的选择  42-44
  3.9 轮对压装机液压控制系统性能验算  44
  3.10 液压站设计  44
  本章小结  44-45
第四章轮对自动压装机主液压控制系统动态设计与仿真  45-58
  4.1 引言  45
  4.2 轮对压装机液压系统的工作原理  45-56
    4.2.1 微机控制轮对压装机液压系统  46
    4.2.2 建立各组成元件或环节的传递函数  46-50
      4.2.2.1 电液比例流量压力控制阀的传递函数  46-47
      4.2.2.2 比例阀控制液压缸与负载的传递函数的建立  47-50
      4.2.2.3 其他传递函数的建立  50
    4.2.3 系统传递函数的建立  50-51
    4.2.4 系统性能分析  51-54
    4.2.5 负载为弹性负载时轮对压装机比例调速系统分析  54-56
      4.2.5.1 液压缸的传递函数简化  54-55
      4.2.5.2 比例调速系统传递函数建立  55
      4.2.5.3 系统性能分析  55-56
  4.3 轮对压装机压装过程局部动态仿真  56-57
  本章小结  57-58
第五章结论与展望  58-59
  5.1 本课题开展的主要工作  58
  5.2 本课题的创新点  58
  5.3 展望  58-59
参考文献  59-61
附图  61-62
攻读硕士学位期间发表的论文  62-63

自动轮对压装机液压系统研究与开发

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